1
六、光交换技术
2
主要内容
光交换概述
光交换的基本器件
光交换原理
光分组交换系统
3
? 光交换的产生
? 光交换特点
1,由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速
度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。
2、光交换根据波长来对信号进行路由和选路，与通信采用的协
议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。
3、光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。
1、光交换概述
4
?半导体光放大器
2,光交换的基本器件
半 导 体 光 放 大 器
光 输 入
光 输 出
控 制 电 流
5
? 耦合波导开关
2,光交换的基本器件
控 制 电 极 光 信 号 通 道
输 入 输 出
6
? 硅衬底平面光波导开关
2,光交换的基本器件
1
2
1 '
2 '
波 导 臂
3 d B 耦 合 器
薄 膜 加 热 器
相 位 移 动
7
? 波长转换器
2,光交换的基本器件
外 调 制
器
放 大 器
输 入 光
输 出 光
λ
i
λ
i
激 光 器
探 测 器
8
? 光开关是完成光交换的最基本的功能器件
? 将一系列光开关组成一个阵列, 构成一个多级互联
的网络, 在这个阵列中完成光信号的交换 。
2,光交换的基本器件
9
3,光交换原理
? 光交换技术按交换方式可分为：电路交换和包交换
? 电路交换：空分, 时分, 波分 /频分三种光交
换方式
? 包交换,ATM光交换等
10
? 空分光交换就是在空间域上对光信号进行交换
? 空分光交换的基本原理就是利用光开关组成开关
矩阵, 通过对开关矩阵进行控制, 建立任一输入
光纤到任一输出光纤之间的物理通路连接 。
? 可以构成：
纵横式 （ crossbar） 网络
双纵横式 （ double－ crossbar） 网络
Banyan网络, 扩张的 Banyan网络
Benes网络, 扩张的 Benes网络
空分光交换
11
空分光交换
输 入 输 入
输 出
输 出
平 行 状 态 交 叉 状 态
1
42
3 1
2
3
4
12
时分光交换
分
路
复
用
1 2 3
延 迟
延 迟
延 迟
1
2
3
2
1
3
3 1 2
输 入 输 出
13
? 波分交换是根据光信号的波长来进行通路选择的交换
方式 。 其基本原理是通过改变输入光信号的波长, 把
某个波长的光信号变换成另一个波长的光信号输出 。
? 波分光交换模块由波长复用器 /去复用器, 波长选择
空间开关和波长变换器 （ 波长开关 ） 组成 。
波分光交换
14
波 长 解 复
用
波 长 复 用
波 长 变 换
波 长 变 换
波 长 变 换
λ 1,,, λ 4 λ 1,,, λ 4
λ 1 λ 1
λ 4
λ 3
λ 2 λ 2
λ 3
λ 4
波分光交换
15
ATM光交换
? ATM光交换是对 ATM信元进行交换的技术 。
? ATM光交换遵循电信号领域 ATM交换的基本原理 。
? 采用波分复用, 电或光缓冲技术, 先对信元波长进行
选路, 依照信元的波长, 将信元选路到输出端口的
光缓冲存储器中
16
4,光分组交换系统
光分组交换技术
（ OPS—— Optical Packet Switching）
光突发交换技术
（ OBS—— Optical Burst Switching）
17
OPS—— Optical Packet Switching
交 换 矩 阵
光 存 储 器
波 长 变 换 器
输
入
接
口
输
出
接
口
交 换 控 制 单 元
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
解 复 用 器 复 用 器
1 1
NN
OPS节点结构模型
18
光分组交换的帧格式
载 荷 分 组 头
固 定 持 续 时 间
光 时 隙
固 定 持
续 时 间
保
护
时
隙
保
护
时
隙
保
护
时
隙
19
O T P 层, 光 透 明 分 组 层
高 层
透 明 光 传 输 层
O T P 层OPS网络参考模型
20
光透明分组层（ OTP） 的参考结构模型
数 据 速 率 适 配
O T P 分 组 头 产 生
I P 包 头 处 理
I P 数 据 报 分 段 ( 如 果 需 要 ) 和 转 发
复 用 / 解 复 用
在 适 当 的 光 波 上 传 输
路 由
D C S L
N S L
L S L
W C S L
I P 数 据 报 处 理
和 路 由
光 分 组 产 生, 复
用 和 在 光 纤 中 传
送
21
OBS—— Optical Burst Switching
OBS基本概念
? 突发 （ Burst）
? 偏置时间
? JET协议
22
OBS节点结构模型
23
OBS控制分组结构图
控 制 分 组帧 间 隔 帧 间 隔同 步
标 签 波 长 I D C o s 偏 置 时 间 突 发 大 小 C R C
C o s, 服 务 类 别
六、光交换技术
2
主要内容
光交换概述
光交换的基本器件
光交换原理
光分组交换系统
3
? 光交换的产生
? 光交换特点
1,由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速
度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。
2、光交换根据波长来对信号进行路由和选路，与通信采用的协
议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。
3、光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。
1、光交换概述
4
?半导体光放大器
2,光交换的基本器件
半 导 体 光 放 大 器
光 输 入
光 输 出
控 制 电 流
5
? 耦合波导开关
2,光交换的基本器件
控 制 电 极 光 信 号 通 道
输 入 输 出
6
? 硅衬底平面光波导开关
2,光交换的基本器件
1
2
1 '
2 '
波 导 臂
3 d B 耦 合 器
薄 膜 加 热 器
相 位 移 动
7
? 波长转换器
2,光交换的基本器件
外 调 制
器
放 大 器
输 入 光
输 出 光
λ
i
λ
i
激 光 器
探 测 器
8
? 光开关是完成光交换的最基本的功能器件
? 将一系列光开关组成一个阵列, 构成一个多级互联
的网络, 在这个阵列中完成光信号的交换 。
2,光交换的基本器件
9
3,光交换原理
? 光交换技术按交换方式可分为：电路交换和包交换
? 电路交换：空分, 时分, 波分 /频分三种光交
换方式
? 包交换,ATM光交换等
10
? 空分光交换就是在空间域上对光信号进行交换
? 空分光交换的基本原理就是利用光开关组成开关
矩阵, 通过对开关矩阵进行控制, 建立任一输入
光纤到任一输出光纤之间的物理通路连接 。
? 可以构成：
纵横式 （ crossbar） 网络
双纵横式 （ double－ crossbar） 网络
Banyan网络, 扩张的 Banyan网络
Benes网络, 扩张的 Benes网络
空分光交换
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空分光交换
输 入 输 入
输 出
输 出
平 行 状 态 交 叉 状 态
1
42
3 1
2
3
4
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时分光交换
分
路
复
用
1 2 3
延 迟
延 迟
延 迟
1
2
3
2
1
3
3 1 2
输 入 输 出
13
? 波分交换是根据光信号的波长来进行通路选择的交换
方式 。 其基本原理是通过改变输入光信号的波长, 把
某个波长的光信号变换成另一个波长的光信号输出 。
? 波分光交换模块由波长复用器 /去复用器, 波长选择
空间开关和波长变换器 （ 波长开关 ） 组成 。
波分光交换
14
波 长 解 复
用
波 长 复 用
波 长 变 换
波 长 变 换
波 长 变 换
λ 1,,, λ 4 λ 1,,, λ 4
λ 1 λ 1
λ 4
λ 3
λ 2 λ 2
λ 3
λ 4
波分光交换
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ATM光交换
? ATM光交换是对 ATM信元进行交换的技术 。
? ATM光交换遵循电信号领域 ATM交换的基本原理 。
? 采用波分复用, 电或光缓冲技术, 先对信元波长进行
选路, 依照信元的波长, 将信元选路到输出端口的
光缓冲存储器中
16
4,光分组交换系统
光分组交换技术
（ OPS—— Optical Packet Switching）
光突发交换技术
（ OBS—— Optical Burst Switching）
17
OPS—— Optical Packet Switching
交 换 矩 阵
光 存 储 器
波 长 变 换 器
输
入
接
口
输
出
接
口
交 换 控 制 单 元
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
解 复 用 器 复 用 器
1 1
NN
OPS节点结构模型
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光分组交换的帧格式
载 荷 分 组 头
固 定 持 续 时 间
光 时 隙
固 定 持
续 时 间
保
护
时
隙
保
护
时
隙
保
护
时
隙
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O T P 层, 光 透 明 分 组 层
高 层
透 明 光 传 输 层
O T P 层OPS网络参考模型
20
光透明分组层（ OTP） 的参考结构模型
数 据 速 率 适 配
O T P 分 组 头 产 生
I P 包 头 处 理
I P 数 据 报 分 段 ( 如 果 需 要 ) 和 转 发
复 用 / 解 复 用
在 适 当 的 光 波 上 传 输
路 由
D C S L
N S L
L S L
W C S L
I P 数 据 报 处 理
和 路 由
光 分 组 产 生, 复
用 和 在 光 纤 中 传
送
21
OBS—— Optical Burst Switching
OBS基本概念
? 突发 （ Burst）
? 偏置时间
? JET协议
22
OBS节点结构模型
23
OBS控制分组结构图
控 制 分 组帧 间 隔 帧 间 隔同 步
标 签 波 长 I D C o s 偏 置 时 间 突 发 大 小 C R C
C o s, 服 务 类 别
